BAS工艺应用于工业废水处理厂的升级改造

2022-09-10

随着国家和各地对污水处理排放指标的逐步提高, 以及企业自身发展对废水处理设施能力提升的需求, 许多现有工业废水处理设施的生化处理装置需要进行升级改造。移动床生物膜 (MBBR) 工艺和传统活性污泥 (AS) 工艺相结合的生物膜活性污泥 (BAS) 工艺在工业废水生化处理装置的升级改造上的成功应用, 从而实现了现有生化系统的提标和提能。

一、BAS工艺

BAS工艺是将MBBR工艺和传统活性污泥进行有机结合, 进行优化设计而形成的废水生物处理工艺, 是应用于工业和市政废水处理的前沿工艺[1]。

BAS工艺流程如图1所示。

稳定和高效的生物膜工艺 (MBBR) 可以承担大的负荷变化, 从而保护后续更敏感的传统活性污泥工艺段。这样的配置可以大幅度提高污泥性能和总的处理效率。

BAS工艺能够满足系统出水对有机污染物、营养元素及悬浮固体 (SS) 非常严格的要求。一个配置良好的BAS工艺可以最大限度地去除可生化降解的COD;出水BOD5和SS可以分别小于10mg/l和30mg/l。

相对于传统的活性污泥工艺, BAS工艺具有很高的有机负荷, 减少了整体工艺的占地面积。

BAS工艺常用于对现有传统活性污泥工艺进行升级改造, 以达到提高系统处理效率及稳定性, 增加系统的有机负荷或增强系统的硝化功能。

在BAS工艺的配置中, 高效的生物膜工艺 (MBBR) 应用在传统活性污泥阶段之前作为预处理, 去除容易生物降解有机物。相比于单独的传统活性污泥工艺, 这样的工艺布置具有如下优点:

1. 极大地提高了处理能力

由于高负荷的高效悬浮填料段 (MBBR) 对大部分易生化降解有机物的去除, 后续传统活性污泥段的容积即使很小, 其有机负荷及食微比 (F/M) 仍较低。整个BAS系统的容积负荷是同容积传统污泥系统的2~3倍。

2. 大大改善了污泥的分离性能

生物膜反应器去除了大部分容易降解的有机物质, 抑制了活性污泥段丝状细菌的生长, 很大程度上消除了活性污泥段污泥膨胀的风险。在活性污泥工艺前增加生物膜反应器作为预处理工艺, 在很多工程中被证明能极大地减小活性污泥段的污泥指数。绝大多数采用BAS工艺的废水处理厂的污泥指数都小于100ml/g。在降低活性污泥SVI值所采取的工艺措施中, 以生物膜反应器作为预处理工艺比任何形式的生物选择器要有效得多。

3. 提高了工艺稳定性, 抗冲击负荷

采用高效耐冲击的MBBR作为预处理工艺有效地保护了后续敏感的传统后续污泥段。相对于单独的传统活性污泥工艺, BAS工艺更具稳定性和抗冲击性。

4. 低污泥产率

相对于传统活性污泥工艺, MBBR和活性污泥有机结合的BAS工艺产生更少的污泥, 一般会少30~50%。在这样的两段布置中, MBBR反应器中产生的剩余污泥将在活性污泥池中被生化降解, 从而减少了整个工艺的剩余污泥的产量。

5. 低营养 (氮/磷) 需求

由于整个系统低的污泥产率, 以及MBBR预处理产生的剩余污泥在活性污泥池被降解, 在MBBR反应池中消耗的营养物质又被释放出来被活性污泥所重新利用, 降低了整个BAS工艺系统的营养需求。

二、BAS工艺升级改造实例

1. 美国艾克森石油公司炼油厂

美国埃克森石油公司炼油厂废水处理装置由于进水水量增加, 有机物浓度波动较大, 导致活性污泥系统不能有效去除有机物, 同时也无法实现硝化反应。随着新的出水水质要求, 特别是强调对氨氮的去除效率, 现有活性污泥系统需要进行升级改造。

由于没有场地进行扩建活性污泥系统, 同时为了提高生化系统的稳定性, 以及实现硝化功能, BAS工艺被应用于生化系统的升级改造。将原有的初沉池直接改造为MBBR池后, 处理全部的废水进水。MBBR池的出水直接进入后续原有的三座活性污泥池。

生化系统于1999年3月升级改造完成后进行正式运行, 生化系统稳定高效, 实现了完全的硝化反应。污泥的沉降性能提高, SVI更低, 出水TSS浓度更低, 而且系统整体更易于操作。

生化系统的处理效率如下图-2, 3, 4所示:

2. 加拿大昆河纸浆公司

加拿大昆河纸浆公司是全球最大的漂白化学热磨机械木桨 (BCTMP) 供应商, 其原有废水处理设施采用厌氧+活性污泥的工艺。

由于纸浆原料中含有树脂酸, 厌氧系统几乎没有什么处理效果, 导致后续活性污泥系统经常受到冲击, 处理效果差, 而且不稳定。随着产能提升, 对现有污水处理系统进行升级改造, 取消厌氧处理, 增加MBBR池, 将活性污泥系统改造为BAS系统。

改造后, 所有废水先经过MBBR池进行预处理, 然会再进入活性污泥池。BAS系统的运行提高了生化系统的稳定性, 同时承受更高的有机负荷。活性污泥系统的污泥性能得到显著提高, 污泥指数从300~400ml/g将至并稳定在70ml/g左右, 在系统启动后的两周内, 如下图-5所示:

3. 苏州某化妆品生产企业

江苏苏州某化妆品生产企业主要生产护肤化妆品、美容化妆品及发用化妆品, 原有废水处理设施采用气浮+活性污泥的处理工艺。由于生产化妆品的种类繁多, 生产计划的不确定性, 进入污水处理厂的废水水质水量经常具有较大的波动性, 造成生化处理系统常受到冲击, 处理效果不稳定, 出水水质差, 几乎没有硝化功能。

为了提高废水处理厂的处理效率及稳定运行性能, 在气浮和活性污泥系统之间增设一个MBBR反应池, 将现有活性污泥系统升级改造为BAS系统, 有效解决了生化系统处理能力扩容, 提高处理效率及稳定性的要求。同时提升了生化系统的硝化能力。

MBBR池的容积为100m3, 相对于原有的1400m3活性污泥反应池, BAS系统的总池容仅仅增加了7%。但是这7%的池容却去除了大约50%的进水负荷, 有效保护了后续的活性污泥系统。MBBR池投加的悬浮载体的有效比表面积为500m2/m3, 总体积填充比为30%。设计MBBR池容积负荷为7.5kg COD/m3/d, 悬浮载体的有效表面负荷为50g COD/m2/d, 而整个BAS系统的总体负荷为0.5kg COD/m3/d。

通过比较升级改造前后生化系统的处理效果 (见表-1) , 证明经过BAS工艺的改造, 整个生化系统展现出稳定高效的运行特点, 硝化能力显著。

结论

相对于传统活性污泥工艺, 将MBBR与活性污泥进行有机结合的BAS工艺具有处理效率高且稳定、操作简便、构造紧凑、占地面积小的优点, 可以大幅度减少生化污泥产量, 并能提升生化系统的硝化能力。

众多的工程实例表明, BAS工艺在工业废水处理生化处理应用上具有极大优势, 特别是在生化处理系统升级改造上具有广阔的应用前景。

摘要：随着排放标准的越来越严格, 以及工业企业自身产能提升的需求, 有众多的工业水处理生化设施面临升级改造的难题。介绍了将MBBR与活性污泥进行有机结合的BAS工艺。BAS工艺具有处理效率高、处理效果稳定、操作简单、结构紧凑、占地省、污泥产率低和硝化能力强的优点, 特别适合于工业企业废水生化处理系统的升级改造。

关键词：BAS工艺,工业废水,生化系统,升级改造